Orientadores: Rodolfo Jardim de Azevedo, Guido C. S. Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bartholomeu_Marcus_D.pdf: 1185861 bytes, checksum: 17a0dd5731430c30ae20f0996b1215c1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: o simulador é uma das ferramentas mais importantes para o desenvolvimento de uma nova arquitetura computacional. Entre as vantagens que ele apresenta, destacam-se a flexibilidade e baixo custo. Os primeiros simuladores eram criados manualmente, uma prática muito propensa a erros. Atualmente, Linguagens de Descrição de Arquiteturas (ADLs) facilitam a geração dessas ferramentas. O foco deste trabalho é a pesquisa em técnicas de simulação rápida utilizando a ADL ArchC. Partindo do estado da arte nesta área, a simulação compilada, conseguiu-se melhorar ainda mais o desempenho dos simuladores de conjunto de instruções. Duas otimizações foram propostas. A primeira simula atomicamente os blocos básicos, sem nenhum tipo de teste entre as instruções, oferecendo um ganho de desempenho médio de 70%. A segunda otimização calcula antecipadamente o alvo da maioria das instruções de salto, permitindo o controle do fluxo de execução pelo simulador. Esta otimização é um passo adicional à primeira, oferecendo um ganho de desempenho combinado médio de 180%. Além da simulação rápida, também foi desenvolvida uma metodologia para que simuladores de arquiteturas possam interagir com a máquina hospedeira permitindo, por exemplo, o acesso a arquivos locais e a passagem de parâmetros de linha de commando. Também foi definida uma interface para acesso a dados externos que permitiu a implementação de um protótipo para simulação de arquiteturas com múltiplos processadores. Esta interface de dados será integrada à ArchC e permitirá a co-simulação de blocos genéricos descritos em SystemC / Abstract: The simuIator is one of the most important tools to design a new computer architecture. It has many advantages, the most important are flexibility and Iow cost. The first simulators were created manually, which was an error-prone practice. Nowadays, Architecture Description Languages (ADLs) simplifies the generation of these tools. This work focus on the research of new fast simulation techniques using the ArchC ADL. Beginning from the state-of-art in this area, the compiled simulation, is was possible to speed-up the instruction set simulation performance even higher. Two optimizations were proposed. The first one simulates basic blocks atomically, without any condition test between instructions, and speed-up the simuIation by 70% in average. The second optimization anticipates the majority of target address calculation for jump instructions, allowing the flow control to be done by the simuIator. This second optimization is an improvement to the first one, and provides an speed-up of 180% in average. Besides the research of fast simuIation techniques, a methodology was created to allow architecture simulators to interact with the host machine, which makes it possible, for example, to access local files and take options from command-line. Also, an interface were defined to access external data which allows a propotype imIementation of a multiprocessar architecture simulator. This interface will be integrated to ArchC to achieve co-simulation capability for generic blocks described in SystemC / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

CAPES / Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e análise de arquiteturas de dissipadores de calor por redes de microcanais. As configurações em forma de redes são caracterizadas geometricamente por múltiplas ramificações no escoamento e variação nas escalas de comprimento e diâmetro hidráulico através de cada nível de ramificação. O momento tecnológico atual tem permitido a fabricação e a experimentação de redes de microcanais, todavia, verificou-se que as arquiteturas investigadas experimentalmente nos últimos anos têm parâmetros geométricos constantes através de seus níveis de ramificações, o que se denomina fractal. Neste trabalho utiliza-se a teoria constructal para projetar arquiteturas de redes com geometria variável e até três níveis de ramificação. Algumas hipóteses comumente empregadas no desenvolvimento de geometrias constructais em macroescala, como por exemplo, escoamento completamente desenvolvido e resistência térmica parede- fluido desprezível, são reconsideradas por se tratar de uma aplicação de microescala. Além disso, a geração de arquitetura é feita para um microchip de tamanho e razão de aspecto definidos. Como resultado, foi verificado que as redes constructais permitem uma redução significativa na queda de pressão em relação à redes fractais com mesmos níveis de ramificação. Foi demonstrado que a rede bifurcada com razão de diâmetros segundo a lei de Hess-Murray não é apropriada para dissipação de calor em dispositivos miniaturizados. Curvas de resistência térmica versus potência de bombeamento são mostradas para evidenciar a notória superioridade das redes constructais em relação às fractais. / The present work introduces microchannel nets architectures development and analysis for heat dissipation purposes. The net configurations are geometrically characterized by multiple flow ramifications and changes in length and hydraulic diameter scales through each ramification level. The current technological state has allowed manufacturing and experimentation of microchannel nets, however, it was found that architectures investigated experimentally in the past years have constant geometric parameters through their ramification levels, which is denominated fractal. In this study constructal theory is used to design net architectures with variable geometric parameters and up to three ramification levels. Some hypothesis commonly employed in macro scale analysis, for instance, fully developed flow and negligible wall-fluid thermal resistance, are reconsidered in order to comply with micro scale applications. Moreover, the architectures design is elaborated for a chip with fixed size and shape. As a result, It was verified that constructal nets allow a significant pressure drop decrease with respect to fractal nets with same ramification levels. It was demonstrated that the bifurcated net with diameter ratio according to Hess-Murray law is not appropriated for heat dissipation in miniaturized devices. Thermal resistance versus pumping power curves are shown in order to evidence the notorious superiority of constructal nets compared to fractal.

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Christian Rodolfo Esteve Rothenberg / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_MarceloRibeiro_M.pdf: 7752631 bytes, checksum: a40f02ea9677aa4dd611e87beec05ab4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os roteadores atuais implementam uma arquitetura verticalmente integrada composta de uma camada de software e um hardware proprietários. Este modelo resulta em soluções de alto custo e inviabiliza a experimentação de novas idéias. Em contrapartida, existem alternativas de alta flexibilidade baseadas em software e, consequentemente, de baixo custo. Entretanto, essas soluções apresentam baixo desempenho. Motivado pela disponibilidade de uma API aberta para programação do plano de encaminhamento (ex. OpenFlow), esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura de roteamento IP com separação de planos. Trata-se de uma abordagem que procura combinar o alto desempenho de hardwares de prateleira (commodities) com a flexibilidade de uma pilha de roteamento executada remotamente em computadores de uso geral. O grande desafio é garantir confiabilidade, escalabilidade e desempenho à rede, a partir de um controle remoto e centralizado sobre uma arquitetura que permita maior flexibilidade no mapeamento entre os elementos de controle e encaminhamento. O resultado corresponde a uma nova proposta de roteamento IP com perspectivas promissoras do ponto de vista do custo e da flexibilidade. Com o objetivo de avaliar a arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo com base em uma versão simplificada do modelo. Os resultados da avaliação apresentados nesta dissertação comprovam a viabilidade da arquitetura / Abstract: Today's networking gear follows the model of computer mainframes, where closed source software runs on proprietary hardware. This approach results in expensive solutions and prevents equipment owners to put new ideas into practice. In contrast, recent alternatives of highly flexible softwarebased routers promise low cost and programmability at the expense of low performance. Motivated by the availability of an open API to control packet forwarding engines (i.e., OpenFlow), we propose a commodity IP routing architecture that combines the line-rate performance of commercial hardware with the flexibility of open source routing stacks (remotely) running on general-purpose computers. The challenge is to ensure reliability, scalability and performance to a network running a remote and centralized control plane architecture that allows a flexible mapping between the control and forwarding elements. The outcome is a novel point in the design space of cost-effective IP routing solutions with far-reaching implications. The initial experimental evaluation of our prototype implementation validates the feasibility of the design / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica